Az automatizált irányított járművek (AGV) olyan mozgásrendszereket igényelnek, amelyek egyesítik a pontos pozicionálást, a gyors kommunikációt, a kompakt mechanikai integrációt és a megbízható, valós idejű vezérlést . Ebben a környezetben az kombinációja integrált kefe nélküli agy szervomotor és a CANopen kommunikáció praktikus architektúrát biztosít a keréksebesség, nyomaték, irány és járműszintű mozgásparancsok koordinálásához.

Ellentétben a hagyományos motorrendszerekkel, amelyek a motort, a kódolót, a szervohajtást és a kommunikációs interfészt különböző alkatrészekre választják el, az integrált kefe nélküli agy szervomotor e funkciók közül többet közvetlenül a kerékszerelvényben helyezhet el. A CANopen ezután szabványos kommunikációs réteget biztosít az AGV-vezérlő és az egyes motorcsomópontok között.

Ez a kombináció különösen hasznos differenciálmeghajtású AGV-k, mindenirányú mobil robotok, raktári járművek, AMR-ek és autonóm anyagmozgató platformok esetében..

Mi az integrált kefe nélküli agy szervomotor?

An Az integrált kefe nélküli agy szervomotor egy kompakt mozgásvezérlő egység, amely kefe nélküli motort, a szervohajtást, a kódolót és az agymechanizmust . egyetlen szerelvényben egyesíti a Ellentétben a hagyományos szervorendszerekkel, ahol a motor, a vezérlő, a visszacsatoló eszköz és a sebességváltó alkatrészek külön vannak felszerelve, az integrált agy szervomotor a legfontosabb mozgásvezérlő alkatrészeket közvetlenül a kerék belsejében vagy körül helyezi el.

Ez az architektúra különösen alkalmas AGV-k, AMR-ek, mobil robotok, automatizált anyagmozgató berendezések és kompakt mozgásvezérlő rendszerek számára , ahol fontos a hely, a vezetékek és a pontos kerékvezérlés.

Hogyan működik az integrált kefe nélküli agy szervomotor?

Egy tipikus integrált kefe nélküli agy szervomotor négy fő funkcionális elemből áll:

A jeladó folyamatosan méri a motor mozgását. A szervovezérlő összehasonlítja az aktuális mozgást a parancsolt értékkel, és ennek megfelelően állítja be a motor teljesítményét.

Miért használjon kefe nélküli motort agyszervórendszerben?

A kefe nélküli motor az integrált architektúra kulcsfontosságú része.

A kefés motorokhoz képest a BLDC motorok kiküszöbölik a mechanikus keféket és kommutátorokat , csökkentve a mechanikai kopást, és támogatják a hatékony, megbízható folyamatos működést.

A tipikus előnyök közé tartozik:

• Magas hatásfok

• Alacsony mechanikai kopás

• Kompakt felépítés

• Magas teljesítmény-tömeg arány

• Jó sebességszabályozás

• Alacsony karbantartási igény

• Folyamatos működésre alkalmas

Ezek a jellemzők alkalmassá teszik a kefe nélküli technológiát olyan mobil platformokon, amelyek gyakori gyorsítást, lassítást és irányváltást igényelnek.

Mitől lesz szervomotor?

A kefe nélküli motor a részévé válik szervorendszer , ha zárt hurkú visszacsatolást használnak a mozgás szabályozására.

A kódoló a következőkről nyújt információkat:

• A rotor helyzete

• Forgási sebesség

• Irány

• Pozíció hiba

A szervovezérlő ezt a visszacsatolást használja a motor szabályozására.

Például:

Parancsolt fordulatszám → 1000 ford./perc

Tényleges fordulatszám → 980 ford./perc

A vezérlő érzékeli a különbséget, és beállítja a motor teljesítményét a hiba csökkentése érdekében.

Ez a zárt hurkú működés precízebb mozgásvezérlést biztosít, mint egy alap nyílt hurkú motorrendszer.

Hogyan használják AGV-ben és AMR-ben?

Az egyik leggyakoribb alkalmazás a mobil robotkerékhajtás.

A differenciálműves AGV esetében két integrált agy szervomotor képes egymástól függetlenül vezérelni a bal és a jobb kerekeket.

Az egyes kerekek sebességének és irányának szabályozásával a jármű a következőket hajthatja végre:

• Előre mozgás

• Fordított mozgás

• Fordulás

• Gyorsulás

• Lassulás

• Differenciál kormányzás

Fejlettebb platformok esetén négy vagy több szervo hub motor koordinálható olyan ipari kommunikációs hálózatokon, mint a CANopen vagy más valós idejű protokollok.

Integrált kefe nélküli agy szervomotor: kompakt mozgási megoldás

A beépített kefe nélküli szervomotor a kefe nélküli motor, a szervohajtás, a kódoló és a kerékagy funkcióit egy kompakt mozgásvezérlő egységben egyesíti. Zárt hurkú architektúrája lehetővé teszi a fordulatszám, a helyzet, az irány és a nyomaték pontos szabályozását , míg az integrált felépítése csökkentheti a vezetékezést, a mechanikai alkatrészeket és a beépítési helyet.

esetében Az AGV-k, AMR-ek, mobil robotok és automatizált logisztikai berendezések ez az architektúra praktikus módot kínál kompakt, elosztott és pontosan vezérelt kerékhajtású rendszerek felépítésére.

Jkongmotor testreszabott szervomotor-mozgások

Egyablakos integrált egyenáramú szervomotor-megoldás szolgáltató

Miért fontos a CANopen az AGV Motion Control számára?

A CANopen egy magasabb szintű kommunikációs protokoll, amely CAN busz technológián alapul. Szabványosított mechanizmusokat határoz meg a vezérlőparancsok, állapotinformációk, konfigurációs paraméterek és folyamatadatok hálózati eszközök közötti cseréjéhez.

Egy AGV-ben minden integrált agy szervomotor önálló CANopen csomópontként működhet.

A járművezérlőnek nem kell minden motort külön fizikai vezérlőfelületen keresztül kezelnie. Ehelyett több szervo csomóponttal tud kommunikálni ugyanazon a CAN-alapú hálózaton keresztül.

Ez az elosztott architektúra jól illeszkedik a mobil robotokhoz, ahol több kereket kell folyamatosan koordinálni.

Hogyan vezérli a CANopen az integrált kefe nélküli agy szervomotort?

Az alapvető mozgásvezérlési folyamat több szakaszra osztható.

1. Az AGV-vezérlő mozgási parancsot generál

Az AGV navigációs vagy mozgásvezérlő szoftvere kiszámítja a jármű szükséges mozgását.

A differenciálműves AGV esetében ez magában foglalhatja a következők meghatározását:

• Bal kerék sebessége

• Jobb kerék sebessége

• Kerék iránya

• Gyorsulás

• Lassulás

• Célpozíció

• Nyomatékkövetelmények

A járművezérlő ezután ezeket a követelményeket parancsokká alakítja az egyes motorcsomópontokhoz.

2. A CANopen átadja a parancsot

A mozgásparancs a CANopen hálózaton keresztül történik.

A vezérlési architektúrától függően a vezérlő szabványos CANopen mechanizmusokat használhat, mint például:

• Adatobjektumok feldolgozása (OEM)

• Szolgáltatási adatobjektumok (SDO-k)

• Hálózatkezelés (NMT)

• Vészhelyzeti üzenetek

• Szívverés vagy csomópont-védő mechanizmusok

• Az objektum szótár paraméterei

A ciklikus mozgásvezérléshez a PDO-k különösen hasznosak, mivel lehetővé teszik a gyakran cserélt folyamatadatok hatékony továbbítását.

3. Az integrált szervohajtás feldolgozza a parancsot

Az integrált hajtás megkapja a CANopen parancsot, és megfelelő motorvezérlő műveletté alakítja át.

A kódoló visszajelzést ad a szervovezérlőnek, így a parancsolt és a tényleges mozgás folyamatosan összehasonlítható.

4. A kódoló visszacsatolása bezárja a mozgáshurkot

A szervovezérlés a visszacsatolástól függ.

Az integrált kódoló olyan információkat nyújthat, mint például:

• A rotor helyzete

• Motor sebesség

• Irány

• Pozíció hiba

• A tényleges mozgás állapota

A hajtás ezeket az információkat használja a motor szabályozására.

Például:

Parancsolt sebesség: 1,00 m/s kerék-ekvivalens sebesség

Tényleges sebesség: 0,98 m/s

A vezérlő érzékeli a különbséget, és ennek megfelelően állítja be a motor teljesítményét.

Ez a zárt hurkú architektúra lehetővé teszi, hogy az AGV lényegesen szabályozottabb mozgást érjen el, mint egy nyitott hurkú motorrendszer.

CANopen CiA 402 és AGV szervohajtások

A szervo- és mozgásvezérlő alkalmazásokhoz a CiA 402 fontos CANopen eszközprofil.

Szabványosított fogalmakat határoz meg a mozgásvezérlő eszközökhöz, beleértve a működési állapotokat és a vezérlőobjektumokat.

A pontos megvalósítás a meghajtótól és az alkalmazástól függ, de az eszköz szabványos viselkedése megkönnyíti az AGV-vezérlők számára a kommunikációt a különböző mozgási csomópontokkal.

Általános CiA 402 működési módok

A CANopen szervohajtás támogathatja az alábbi üzemmódokat:

A mobil AGV-k esetében különösen fontos a sebesség-orientált szabályozás , mivel a kerekek sebességét a jármű pályájának számításai szerint folyamatosan állítják be.

Hogyan szinkronizálja a CANopen több AGV kereket?

A CANopen hálózat egyik fő előnye a több motorcsomópont koordinálása.

Vegyünk egy négykerekű AGV-t.Minden motornak lehet saját CANopen csomópont-azonosítója. Az AGV-vezérlő képes kiszámítani az egyes kerékhez szükséges sebességet, és elosztja ezeket a parancsokat a CANopen hálózaton.

Ez elengedhetetlen a következőkhöz:

• Egyenes vezetés

• Fordulás

• Gyorsulás

• Lassulás

• Íves pályák

• Differenciál kormányzás

• Koordinált kerékmozgás

CANopen PDO-k valós idejű mozgásadatokhoz

A folyamatadat-objektumok (PDO-k) központi szerepet töltenek be a hatékony ciklikus kommunikációban a CANopen mozgásrendszerekben.

A konfigurációs információk ismételt küldése helyett a PDO-k gyakran változó folyamatadatokat is hordozhatnak.

CANopen SDO-k a konfigurációhoz és a paraméterkezeléshez

Míg a PDO-k jól illeszkednek a ciklikus folyamatadatokhoz, a Service Data Object-eket (SDO-k) általában konfigurációra és paraméter-hozzáférésre használják.

Az AGV gyártója SDO kommunikációt használhat a következők konfigurálására:

• A motor paraméterei

• A kódoló beállításai

• Gyorsulási határok

• Lassítási határok

• Sebességhatárok

• Jelenlegi határok

• Hibaküszöbök

• Üzemmódok

• OEM leképezések

• Csomópont konfigurációja

A konfigurációs és a ciklikus mozgási adatok elválasztása segít fenntartani a szervezett kommunikációs architektúrát.

Hogyan javítja a CANopen az AGV elosztott vezérlését

Az integrált hub szervo architektúra egyik legerősebb jellemzője az elosztott intelligencia.

Ahelyett, hogy az összes meghajtó elektronikát egy központi szekrénybe helyeznék, az egyes kerekek saját, alacsony szintű mozgásvezérlési feladataikat is elvégezhetik.

Az AGV vezérlő ezért a magasabb szintű funkciókra összpontosíthat, mint például:

• Navigáció

• Lokalizáció

• Útvonal tervezés

• Akadálykerülés

• Járműkinematika

• Flotta koordináció

Eközben minden integrált szervomodul kezeli a helyi motorvezérlő funkciókat.

Központosított vs. elosztott vezérlés

Ez az architektúra segíthet a kompakt AGV-k mechanikai és elektromos tervezésének egyszerűsítésében.

CANopen kommunikáció és AGV mozgási pontosság

A mozgási pontosság nem egyedül a CANopentől származik.

A végső mozgásteljesítmény a teljes vezérlési lánctól függ:

Encoder felbontás + szervo vezérlés + mechanikus sebességváltó + kerékátmérő + vezérlő algoritmus + kommunikációs időzítés + járműmechanika

A CANopen biztosítja a kommunikációs keretet, míg az integrált szervohajtás a helyi zárt hurkú motorvezérlést.

Például, ha a kerék kerülete CC, a kerék nn forgási sebessége határozza meg az elméleti lineáris sebességet:

v=C×n60v = rac{C imes n}{60}

ahol:

• vv = lineáris sebesség

• CC = kerék kerülete

• nn = fordulatszám rpm-ben

DD átmérőjű kerék esetén:

C=πDC = pi D

Ezért:

v=πDn60v = rac{pi D n}{60}

Egy tényleges AGV-nél figyelembe kell venni a kerékcsúszást, a gumiabroncs deformációját, a padló állapotát, a sebességváltó jellemzőit és a mechanikai tűréseket is.

A CANopen vészhelyzeti üzenetei javítják a hibakezelést

Az AGV-k olyan környezetben működnek, ahol a váratlan motorhibák befolyásolhatják a jármű biztonságát és termelékenységét.

A CANopen mechanizmusokat biztosít az eszközhibák kommunikálására, beleértve a vészhelyzeti (EMCY) üzeneteket.

A motorvezérlő a következőkhöz kapcsolódó állapotokat jelenthet:

• Túláram

• Túlfeszültség

• Feszültségcsökkenés

• Túlmelegedés

• Kódoló hibái

• Kommunikációs hibák

• Meghajtó hibái

• Motorvezérlési rendellenességek

A pontos védelmi reakciót az AGV általános biztonsági architektúrájának kell meghatároznia, nem pedig kizárólag a CANopen kommunikációra hagyatkozni.

Szívverés figyelése elosztott motorcsomópontokhoz

A többkerekű AGV-ben a vezérlőnek tudnia kell, hogy az egyes motorcsomópontok működőképesek maradnak-e.

A CANopen szívverés monitorozása használható a csomópontok elérhetőségének felügyeletére.

Ha egy csomópont nem kommunikál, a vezérlő észleli a hálózati vagy eszköz problémát, és megfelelő rendszerválaszt kezdeményez.

Ez különösen hasznos a több elosztott motormodullal rendelkező AGV-k esetében.

Miért alkalmasak az integrált agy szervomotorok az AGV-ekhez?

Az agymotor mechanikai felépítése tovább egyszerűsítheti a járműbe integrálást.

Mivel a motor közvetlenül a kerékszerelvény körül vagy azon belül van elhelyezve, a hajtáslánc potenciálisan kiküszöbölhet néhány hagyományos mechanikus hajtóműelemet.

A pontos mechanikai elrendezés termékenként eltérő, de az integrált koncepció csökkentheti a külső alkatrészek számát.

A lehetséges tervezési előnyök a következők:

• Kompakt csomagolás

• Csökkentett sebességváltó alkatrészek

• Alacsonyabb vezetékezési bonyolultság

• Egyszerűsített telepítés

• Moduláris kerékcsere

• Elosztott vezérlés

• Könnyebb rendszerbővítés

CANopen hálózattervezési szempontok AGV-k esetén

A megbízható CANopen mozgásrendszerhez többre van szükség, mint egy kompatibilis motor kiválasztására.

Fontos mérnöki szempontok:

1. Node ID tervezés

Minden motornak egyedi hálózati azonosítóval kell rendelkeznie.

Egy négykerekű AGV például fenntarthatja:

• 1. csomópont – Bal első

• 2. csomópont – Jobb első

• 3. csomópont – Bal-hátsó

• 4. csomópont – Jobb hátsó

A következetes csomópont-címzési stratégia leegyszerűsíti az üzembe helyezést és a karbantartást.

2. Buszmegálló

A CAN hálózatok megfelelő lezárást igényelnek a fizikai réteg megvalósításának megfelelően.

A rossz felmondás a következőket okozhatja:

• Reflexiók

• Kommunikációs hibák

• Csökkentett megbízhatóság

• Időszakos hibák

3. Kábelelrendezés

A rendszer tervezése során figyelembe kell venni a kábelhosszt, a topológiát, az elektromágneses interferenciát, a földelést és az árnyékolást.

A motor tápkábeleit is megfelelően kell elvezetni a kommunikációs kábelekhez képest.

4. Kommunikációs terhelés

A CANopen hálózatot úgy kell konfigurálni, hogy a ciklikus forgalom a gyakorlati buszterhelési határokon belül maradjon.

A nagyobb számú motor és a rövidebb vezérlési ciklusok növelik a hálózati forgalmat.

A CANopen egy lehetőség a számos ipari kommunikációs megközelítés közül.

A megfelelő protokoll a szükséges frissítési sebességtől, szinkronizálástól, hálózati léptéktől, vezérlő architektúrától és a rendszer összetettségétől függ.

A kompakt AGV-knél a CANopen hasznos egyensúlyt biztosíthat az elosztott vezérlés, a szabványos eszközprofilok, a vezetékezés egyszerűsége és az ipari kommunikációs funkcionalitás között..

A CANopen integrált kefe nélküli agy szervomotorok legfontosabb előnyei

Megfelelő tervezés esetén ez a kombináció számos rendszerszintű előnnyel járhat.

Kompakt integráció

A motor, a hajtás, a visszacsatoló eszköz és a kommunikációs interfész egy kerékszintű modulba foglalható.

Csökkentett vezetékezés

A hálózati kapcsolat több egyedi vezérlőkapcsolatot is helyettesíthet a központi vezérlő és az elosztott meghajtók között.

Zárt hurkú vezérlés

A jeladó visszacsatolása lehetővé teszi, hogy a szervohajtás szabályozza a motor tényleges mozgását.

Többmotoros koordináció

Több kerékcsomópont képes mozgási adatokat cserélni ugyanazon a CANopen hálózaton keresztül.

Szabványosított kommunikáció

A CANopen és a CiA 402 szabványos koncepciókat biztosít az eszközvezérléshez és a mozgásprofilokhoz.

Moduláris járműtervezés

A motorcsomópontok moduláris komponensként is kialakíthatók, leegyszerűsítve a különböző AGV platformok fejlesztését.

Hibadiagnosztika

Az állapotinformációk, a vészhelyzeti üzenetek és a csomópontfigyelés mechanizmusokat biztosítanak a kommunikációs és meghajtóproblémák észleléséhez.

Tervezési ellenőrzőlista CANopen AGV Hub szervorendszerekhez

Az integrált kefe nélküli agy szervorendszer bevezetése előtt a mérnököknek értékelniük kell:

Következtetés

A CANopen kommunikáció lehetővé teszi integrált kefe nélküli agy szervomotorok, amelyek intelligens, hálózatba kapcsolt kerékmodulként működnek az AGV-ken belül. Ahelyett, hogy a motort izolált működtetőként kezelné, a rendszer egyesítheti a helyi szervovezérlést, a kódoló visszacsatolását, az elosztott kommunikációt, a diagnosztikát és a járműszintű mozgáskoordinációt egy egységes architektúrába.

Az olyan mechanizmusokon keresztül, mint a PDO-k, SDO-k, NMT, szívverésfigyelés, vészhelyzeti üzenetek és CiA 402 eszközprofilok , az AGV-vezérlő több szervo-csomóponttal kommunikálhat, miközben minden motor saját alacsony szintű, zárt hurkú vezérlést hajt végre.

Az olyan alkalmazásoknál, mint a raktári AGV-k, autonóm mobil robotok, intelligens logisztikai járművek, automatizált kocsik és anyagmozgató platformok , az integrált kefe nélküli agy szervomotor és a CANopen kombinációja kompakt és moduláris alapot biztosíthat az elosztott mozgásvezérléshez.

A leghatékonyabb megvalósítás a teljes rendszertervezéstől függ – beleértve a motor nyomatékát, a jeladó felbontását, a kerékátmérőt, a CANopen ciklusidőzítést, a buszterhelést, a mechanikai konfigurációt, a hőteljesítményt, a fékezési követelményeket és a funkcionális biztonsági architektúrát . Ha ezeket az elemeket együtt tervezik, a CANopen-alapú integrált szervokerekek méretezhető megközelítést biztosítanak az AGV pontos és összehangolt mozgásához.

GYIK:

1. GYIK: Mi a CANopen kommunikáció az integrált kefe nélküli agy szervomotorokban?

A CANopen egy CAN-busz-technológián alapuló kommunikációs protokoll, amely lehetővé teszi, hogy az integrált kefe nélküli agy szervomotorok mozgási parancsokat, visszacsatolási adatokat és diagnosztikai információkat cseréljenek egy AGV-vezérlővel. Támogatja az elosztott mozgásvezérlő rendszerek szabványosított kommunikációját.

2. GYIK: Hogyan vezérli a CANopen az AGV-agy szervomotorokat?

A CANopen lehetővé teszi az AGV-vezérlő számára, hogy célsebesség-, pozíció- vagy nyomatékparancsokat továbbítson az egyes szervomotorokhoz. Az integrált szervohajtás feldolgozza ezeket a parancsokat, és kódoló visszacsatolást használ a motor mozgásának szabályozására és a zárt hurkú mozgásszabályozás elérésére.

3. GYIK: Mi a CiA 402 szerepe a CANopen szervomotorokban?

A CiA 402 szabványos eszközprofilokat határoz meg a CANopen mozgásvezérlő eszközökhöz. Működési módokat, vezérlőszavakat, állapotszavakat és hajtás-állapot-átmeneteket határoz meg, segítve az AGV-vezérlőket a kompatibilis szervohajtásokkal való kommunikációban.

GYIK 4: A CANopen szinkronizálhat több agy szervomotort egy AGV-ben?

Igen. A CANopen támogatja a több motorcsomópont közötti koordinált kommunikációt. Megfelelő szinkronizálási mechanizmusokkal, például SYNC üzenetekkel és konfigurált ciklikus kommunikációval az AGV-vezérlő koordinálni tudja a keréksebességet és a mozgási parancsokat a differenciálműves és többkerekű járműveknél.

5. GYIK: Mik azok a PDO-k és SDO-k a CANopen mozgásvezérlésben?

A feldolgozási adatobjektumok (PDO) időérzékeny mozgási és visszacsatolási adatokat továbbítanak, beleértve a célsebességet és a tényleges pozíciót. A Service Data Objects (SDO) elsősorban a meghajtóparaméterek konfigurálására, az Object Dictionary elérésére és a kommunikációs paraméterek beállítására szolgál.

6. GYIK: Milyen üzemmódok állnak rendelkezésre a CANopen integrált szervomotorokhoz?

A meghajtó CiA 402 megvalósításától függően a támogatott módok közé tartozhat a Profilpozíció mód, a Profilsebesség mód, a Ciklikus Szinkron Pozíció mód, a Ciklikus Szinkron Sebesség üzemmód és a Ciklikus Szinkron Nyomaték mód. A sebességszabályozást általában az AGV kerékhajtású alkalmazásokhoz használják.

7. GYIK: Hogyan javítja a kódoló visszacsatolása az AGV mozgási pontosságát?

Egy integrált jeladó méri a motor helyzetét és fordulatszámát, és visszajelzést ad a szervovezérlőnek. A vezérlő összehasonlítja a tényleges mozgást a parancsolt értékekkel, és beállítja a motor teljesítményét a hibák csökkentése érdekében, javítva a keréksebesség szabályozását és a pozicionálási teljesítményt.

8. GYIK: Hogyan javítja a CANopen a AGV-k hibafigyelését?

A CANopen olyan diagnosztikai mechanizmusokat biztosít, mint a vészhelyzeti üzenetek és a szívverés figyelése. Ezek a funkciók lehetővé teszik az AGV-vezérlő számára, hogy észlelje a bejelentett hajtáshibákat vagy kommunikációs hibákat, és megfelelő járműszintű választ kezdeményezzen.

9. GYIK: Melyek az integrált kefe nélküli agy szervomotorok AGV-khez?

Az integrált kefe nélküli agy szervomotorok a motort, a szervohajtást, a kódolót és a kerékagyat egy kompakt egységben egyesítik. Ez csökkentheti a vezetékezést, egyszerűsítheti a telepítést, helyet takaríthat meg, támogatja a zárt hurkú kerékvezérlést, és megkönnyíti a moduláris AGV hajtáslánc tervezését.

GYIK 10: Mit kell figyelembe venniük a mérnököknek, amikor CANopen agy szervomotort választanak AGV-hez?

A mérnököknek értékelniük kell a névleges és csúcsnyomatékot, a kerék fordulatszámát, a jeladó felbontását, a tápfeszültséget, a CANopen és CiA 402 kompatibilitást, a kommunikációs ciklus idejét, a busz terhelését, a védelmi besorolást, a hőteljesítményt, a fékezési követelményeket és a jármű biztonsági architektúráját.